內容簡介
《草原植被遙感監測》在國傢、部委等多個項目研究的基礎上,係統梳理和總結草原植被遙感監測的國內外研究成果,闡述草原植被遙感監測的理論、方法和實踐效果,尤其是結閤中國草原國情、遙感技術的特點,以及植被遙感監測的研究進展,自主構建瞭有關模型、方法,並研發瞭相關運行係統,其中大部分已經有10餘年的運行和多次應用,且已服務於農業部和各省(區、市)的草原主管部門。《草原植被遙感監測》共分八章,主要內容包括草原植被長勢、物候、草原産草量的遙感監測和草畜平衡監測,以及草原沙化遙感監測等,分彆闡述其研究進展、監測原理、技術方法、監測應用等。
《草原植被遙感監測》在我國草原植被遙感監測、掌握草原植被宏觀變化規律、采用遙感技術研究植被生態等方麵具有較好的參考價值,同時還為瞭解我國牧區和半牧區草畜平衡變化規律和草原沙化的時空動態提供瞭依據,可供與草原植被相關的科技和管理人員使用,也可供從事植被生態、生態遙感、自然地理、農業資源和草原畜牧業等專業的科研人員、教學人員和學生參考。
內頁插圖
目錄
序
前言
第一章 概述
1.1 草原植被和草原遙感監測的概念
1.2 草原植被遙感監測意義
1.3 遙感在草原植被監測中的應用
1.4 草原遙感發展的趨勢
參考文獻
第二章 草原遙感監測常用數據與數據處理
2.1 遙感數據源的選擇與預處理
2.2 地麵數據
參考文獻
第三章 草原植被遙感參數
3.1 植被光譜特徵
3.2 植被指數
3.3 植被生理參數
3.4 地錶參數
參考文獻
第四章 草原物候遙感監測
4.1 研究進展
4.2 監測原理
4.3 技術方法
4.4 監測應用
4.5 小結與建議
參考文獻
第五章 草原植被長勢遙感監測
5.1 研究進展
5.2 監測原理
5.3 技術方法
5.4 監測應用
5.5 小結與建議
參考文獻
第六章 草原産草量遙感監測
6.1 研究進展
6.2 監測原理
6.3 技術方法
6.4 監測應用
6.5 小結與建議
參考文獻
第七章 草畜平衡監測
7.1 研究進展
7.2 監測原理
7.3 技術方法
7.4 監測應用
7.5 小結與建議
參考文獻
第八章 草原沙化遙感監測
8.1 研究進展
8.2 監測原理
8.3 基於裸沙麵積比例的草原沙化信息提取
8.4 基於植被蓋度的草原沙化信息提取
8.5 對比分析與總結
8.6 監測應用
8.7 小結與建議
參考文獻
前言/序言
“天蒼蒼,野茫茫,風吹草低見牛羊”,這首廣為流傳的北朝民歌是對陰山下壯美草原景象的生動寫照。由於牧草豐茂,成群的牛羊掩藏於草被之下,當風起時忽隱忽現,給人留下瞭無限美好的遐想空間。草原作為我國的陸地生態係統,是國傢重要的生態屏障和牧民的生産生活資料,然而其卻在20世紀70~80年代發生瞭嚴重的退化。過度開墾、放牧和樵采等不閤理的草原利用方式,導緻草原沙化嚴重和沙塵暴頻發。國傢自此開始重視草原保護及其治理,並著手開展草原植被生態方麵的遙感監測研究。
在研究初期,草原植被遙感監測處於探索階段。由於國內外采用遙感技術監測草原植被的科研基礎非常薄弱,沒有現成的技術方法可供藉鑒,我國僅在部分典型草原區域開展瞭一些零星的研究。2000年前後,在國傢自然科學基金重大項目、農業部項目和中國農業科學院傑齣人纔基金等的支持下,開展有關草原植被産草量和植被長勢以及草畜平衡宏觀監測的方法研究,取得瞭重要進展,實現瞭對我國北方草原産草量和長勢,以及草畜平衡等的監測。2005年以後,農業部草原監理中心開始組織科研院所和各省(區、市)草原監理部門開展全國草原植被監測工作。中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所作為農業部草原監理中心的技術支撐單位,在國傢863計劃等的支持下,進行瞭係統性的草原植被遙感監測的理論與方法研究,研發的有關草原植被遙感監測的成果在全國廣泛應用。相關研究成果已在Remote
Sensing of Enironment、International. Journal of Remote Sensing、《中國科學》和《生態學報》等國內外學術刊物上公開發錶。
為瞭便於相關領域研究人員進行相互探討與交流,同時也為瞭研究成果的傳播與共享,項目組成員認為非常有必要對過去已有研究成果進行係統地梳理和總結。在此背景下,組織瞭有關科研人員撰寫本書。
本書的特點是草原植被遙感監測模型和方法等核心內容是著者自己創建,主要包括以下四個方麵:①草原植被長勢監測方法與技術。基於長時間序列旬度NDVI數據庫,構建瞭植被長勢指數模型,建立閾值判定準則,自主研發瞭快速監測係統,實現瞭每旬、每月全遙感草原植被長勢監測;基於NDVI動態變化,構建瞭草原植被返青遙感動態判彆模型,利用閾值判定法,研發瞭係統,局部監測精度達到90%以上。②草原産草量遙感監測。
塞倫蓋蒂的脈搏:生命之地的遙感洞察 序言: 當您佇立於廣袤無垠的草原之上,感受著風吹麥浪的輕柔撫摸,聆聽著萬物生長的低語,您是否曾好奇,這片生命的綠毯之下,隱藏著怎樣的奧秘?它的呼吸有多均勻?它的健康狀況如何?它又在默默承受著怎樣的變化?《塞倫蓋蒂的脈搏:生命之地的遙感洞察》將帶您踏上一段前所未有的旅程,以超脫凡塵的視角,探尋地球上最富生機的生態係統——塞倫蓋蒂大草原的生命脈動,揭示其不為人知的內在規律與動態平衡。 第一章:仰望星空,俯瞰大地——遙感技術的賦能 本書的起點,並非熟悉的泥土芬芳,而是浩瀚的星辰大海。我們將從遙感技術的誕生與發展娓娓道來,它如何從最初的軍事偵察,演變為洞察地球的“天眼”。我們將深入淺齣地介紹各種衛星傳感器的原理,從可見光、近紅外到熱紅外,它們如何捕捉地錶不同物質反射和發射的電磁波譜信息。您將瞭解到,衛星就像一隻永不疲倦的眼睛,以超越人類感官的能力,記錄下草原的每一個細微變化。 我們將聚焦於那些為塞倫蓋蒂“畫像”的衛星平颱,例如 Landsat 係列、Sentinel-2、MODIS 等,它們如同繪製精美地圖的畫筆,以不同的空間分辨率和時間頻率,描繪齣草原的輪廓與色彩。您將明白,遙感數據並非冰冷的數字,而是蘊藏著豐富生態信息的“語言”。我們將揭示光譜解析的奧秘,如何通過分析地錶反射率在不同波段的變化,辨識齣植物的種類、覆蓋度、葉片健康度等關鍵信息。本書將詳細闡述如何將這些原始的遙感數據轉化為有意義的生態指標,為我們理解塞倫蓋蒂的生命進程提供科學依據。 第二章:綠色生命的密碼——植被指數的破譯 本書的核心,在於破譯塞倫蓋蒂草原植被的“綠色密碼”。植物的光閤作用是地球生命賴以生存的基礎,而遙感技術正是捕捉這一過程最直接的手段。我們將詳細介紹各種常用的植被指數,例如 NDVI(歸一化植被指數)、EVI(增強型植被指數)、SAVI(土壤調節植被指數)等。您將理解,這些指數並非簡單的數學運算,而是對植物葉綠素含量、葉麵積指數、生物量等關鍵生理特性的高度概括。 本書將深入解析 NDVI 的原理與應用,它如何通過區分植被的紅光和近紅外反射率,敏感地反映植物的生長狀況。您將學習到,更高的 NDVI 值意味著更茂盛、更健康的植被。同時,我們也將探討 EVI 的優勢,它如何在 NDVI 的基礎上,減少大氣和土壤背景的影響,提供更準確的植被信息。對於土壤裸露較多的乾旱或半乾旱地區,SAVI 將展現其獨特的價值。 本書將通過大量的實例,展示這些植被指數在監測草原植被覆蓋度、生長季節性變化、旱情監測、生物量估算等方麵的強大能力。您將親眼見證,衛星圖像如何從一張張彩色的“照片”,轉化為反映塞倫蓋蒂生命活力的“心電圖”。我們將深入分析不同植被指數在不同環境條件下的適用性,以及如何通過組閤使用,獲得更全麵、更準確的植被信息。 第三章:時間的長河,空間的畫捲——動態監測的智慧 草原並非靜止的畫捲,而是一幅不斷演變的動態畫捲。本書將帶領您穿越時間的維度,探索如何利用遙感技術,捕捉塞倫蓋蒂草原的季節性律動與長期演變趨勢。我們將詳細介紹時間序列遙感分析的方法,如何整閤不同時間點的衛星數據,構建起反映植被物候變化的“時間序列麯綫”。 您將學習到,如何通過分析植被指數在一年內的變化,識彆齣塞倫蓋蒂的生長季、枯黃季、休眠期等關鍵階段,精確掌握植物生長的節律。本書將展示如何通過長期的時間序列數據,揭示草原植被覆蓋度的長期變化趨勢,例如增生、退化或穩定。您將理解,這些趨勢背後往往隱藏著氣候變化、人類活動、草場管理等復雜因素的驅動。 此外,我們還將探討遙感技術在監測極端天氣事件對草原的影響,例如乾旱、洪水、火災等。通過分析事件發生前後植被的變化,我們可以量化其破壞程度,評估生態係統的恢復能力,並為災害預警與管理提供科學依據。本書將通過具體案例,展現遙感監測如何為塞倫蓋蒂的“健康體檢”提供連續、客觀的評估。 第四章:斑斕的生境,遷徙的樂章——生物多樣性與生態過程的遙感視角 塞倫蓋蒂之所以被譽為“生命的樂土”,在於其豐富多樣的植被類型和在此繁衍生息的壯麗野生動物。本書將拓展遙感技術的應用邊界,探尋如何通過遙感數據,間接洞察草原的生物多樣性與重要的生態過程。 我們將介紹如何利用高分辨率遙感影像,區分不同的植被群落類型,例如長草區、灌木叢、稀樹草原等。這些不同的生境類型,是不同食草動物選擇棲息地的關鍵因素。通過繪製這些生境地圖,我們可以更深入地理解食草動物的分布規律與遷徙路徑。 本書將詳細闡述遙感技術在監測大型食草動物種群數量與分布方麵的潛力。雖然直接識彆每一隻動物可能非常睏難,但通過分析其棲息地的植被狀況,預測適宜性區域,以及在特定區域進行抽樣調查,遙感可以為種群動態研究提供重要的宏觀背景信息。 此外,我們還將探討遙感在監測水文過程對草原生態係統的影響,例如河流、湖泊、濕地等水體的變化,以及降水模式對植被生長的驅動作用。這些水文信息與植被信息相結閤,能夠幫助我們更好地理解塞倫蓋蒂的生態係統如何運作,以及各種生態過程之間的相互聯係。 第五章:挑戰與未來——守護生命之地的遙感前沿 塞倫蓋蒂草原,作為地球上寶貴的自然遺産,正麵臨著前所未有的挑戰。氣候變化、過度放牧、土地利用方式的改變等因素,都在深刻地影響著這片土地的未來。本書將在最後,聚焦於遙感技術在應對這些挑戰方麵的作用,以及未來的發展趨勢。 我們將探討如何利用遙感技術,為塞倫蓋蒂草原的可持續管理提供決策支持。例如,通過精準監測草場承載能力,閤理規劃放牧區域,避免過度開發;通過評估不同植被恢復措施的效果,優化生態修復方案。 本書還將展望遙感技術在未來的發展方嚮。例如,隨著無人機遙感、高光譜遙感、LiDAR(激光雷達)等技術的不斷進步,我們將能夠獲取更高精度、更精細化的地錶信息,從而更全麵、更深入地理解草原生態係統的復雜性。機器學習和人工智能的引入,將極大地提升遙感數據處理和分析的效率與智能化水平,為我們揭示更多隱藏在數據中的生態奧秘。 結語: 《塞倫蓋蒂的脈搏:生命之地的遙感洞察》並非一本枯燥的技術手冊,它是一部關於地球生命的故事。它以一種全新的視角,帶領我們穿越時空,以科學的嚴謹和人文的關懷,去理解、去熱愛、去守護這片充滿活力的土地。當我們仰望星空,便能洞察大地;當我們俯瞰大地,便能傾聽生命的律動。願本書能激發您對自然的無限好奇,共同為保護地球上這片珍貴的綠色財富貢獻力量。